DE2723791C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine thermostatisch gesteuerte Sicherheitseinrichtung zum Schutze von mit flüssigen oder gasförmigen Medien arbeitenden Wärmeerzeugungs- bzw. Wärmeverbrauchsanlagen, mit einem Absperrventil, das von einem Stellantrieb betätigbar ist, mit einem Temperaturfühler sowie einem Steuerorgan, wobei der Stell antrieb durch das Steuerorgan und dieses durch den Tempe raturfühler betätigbar sind.The invention relates to a thermostatically controlled Safety device for the protection of liquids or gaseous media working heat generation or heat consumption systems, with a shut-off valve, which is actuated by an actuator, with a Temperature sensor and a control element, the Stell driven by the control unit and this by the tempe temperature sensors can be actuated.
Gattungsgemäße thermostatisch gesteuerte Sicherheits einrichtungen arbeiten mit Federkraftspeichern. Diese sind im normalen Betriebsfalle vorgespannt, beim Erreichen der eingestellten Grenztemperaturen lösen sie aus und betätigen das angeschlossene Absperrventil. Federkraftspeicher der genannten Art werden mittels Rasten, Klinken, Sperren, Kniehebel oder dergleichen oder aber auch mittels hydrau lischem Druck der Fühlerflüssigkeit in ihrer vorgespannten Lage gehalten. Das Auslösen der Kraftspeicher kann durch Entkoppeln der Arretierungen erfolgen, was beispielsweise wiederum durch einen Arbeitskörper des Thermostatkühlers ausgelöst wird. Es liegt nahe, daß insbesondere bei großen Nennweiten der Ventile und/oder ebensolchen Ventil druckdifferenzen die Federn äußerst kräftiger Auslegung bedürfen, um die Ventile schließen zu können. Wenn die Federspannung im Laufe der Zeit nachläßt oder aber die Feder gar bricht, besteht keine Art Sicherheit mehr für die zu überwachende Anlage, da das Ventil beim Erreichen der eingestellten Temperatur nicht mehr zu schließen vermag.Generic thermostatically controlled safety facilities work with spring energy stores. These are biased in normal operation when reaching the set threshold temperatures and activate the connected shut-off valve. Spring mechanism of the mentioned type are by means of notches, pawls, locks, Toggle lever or the like or also by means of hydrau pressure of the sensor fluid in its pre-stressed Location held. The energy storage mechanism can be triggered by Uncoupling the detents, for example again through a working body of the thermostat cooler is triggered. It stands to reason that especially with large Nominal sizes of the valves and / or the same valve pressure differences the springs of extremely powerful design need to be able to close the valves. If the Spring tension subsides over time or the If the spring breaks, there is no longer any security for the system to be monitored since the valve is reached the set temperature can no longer be closed can
Auch wegen des Auftretens relativ großer Reibungskräfte an der Arretierung der gewählten Federkraftspeicher steigt häufig die Grenztemperatur weit über das zulässige Maß an, bevor das Ausrasten des Kraftspeichers überhaupt wirksam wird. Naheliegenderweise ist auch in einem solchen Fall der zu diesem Zweck vorgesehene Schutz der Anlage un wirksam. Allen diesen Anordnungen ist eine unbefriedigende Auslösegenauigkeit gemeinsam, welche durch mechanische Verriegelung und der damit einhergehenden Reibung, ins besondere unter Berücksichtigung der auftretenden hohen Federkräfte zwangsläufig bedingt ist. Darüber hinaus sind die Kräfte der Federspeicher durch die bauliche Ausgestaltungs weise begrenzt, so daß die zu sichernden Anlagen, insbesondere bei größeren Ventilnennweiten und hohen Druckdifferenzen nicht mehr ausreichend oder gar nicht mehr absicherbar sind.Also because of the occurrence of relatively large frictional forces on the lock of the selected spring energy store the limit temperature often rises far above the permissible Measure before the energy storage mechanism disengages at all takes effect. Obviously there is also one In the event of protection of the system provided for this purpose effective. All of these arrangements are unsatisfactory Tripping accuracy common, which by mechanical Locking and the associated friction, ins special considering the occurring high Spring forces is inevitable. Beyond that the forces of the spring accumulator through the structural design as limited, so that the systems to be secured, in particular not for larger valve sizes and high pressure differences are no longer sufficient or can no longer be secured.
Gegenüber den relativ engen Grenzen hinsichtlich des Einsatz bereiches, welche den sogenannten Sicherheitseinrichtungen in baulich-konzeptioneller Hinsicht eigen sind, steht der zu ihrer Realisierung erforderliche Bau- und Kostenaufwand in einer deutlichen Disproportion, abgesehen davon, daß das Entriegeln der ausgerasteten Sicherheitseinrichtung mit Rück sicht auf die erforderlichen starken Federkräfte der Kraft speicher ohnehin überaus problematisch ist. Compared to the relatively narrow limits regarding use area, which are the so-called safety devices from a structural and conceptual point of view, it is entitled to their implementation required construction and cost in a clear disproportion, apart from the fact that Unlock the disengaged safety device with the back view of the required strong spring force of the force memory is extremely problematic anyway.
Nicht gattungsgemäße Einrichtung zur Steuerung von Ventilen unter Einwirkung eines Hilfsfluids sind aus der DE-GM 72 00 465 und in der DE-OS 25 38 930 bekannt. Das Hilfs fluid mündet hier in einer Kammer und wirkt auf einen Kolben, der andererseits unter der Wirkung einer Feder steht. Das Schließen des Hauptventils erfolgt dadurch, daß der Hilfs fluiddruck reduziert wird, der Kolben damit aus seiner durch hohen Hilfsfluiddruck gegebenen ersten Stellung unter der Wirkung der ihn beaufschlagenden Feder in eine zweite Stellung gebracht wird und derart ein Schließen des Haupt ventils an sich verursacht wird. Weiterhin sind aus den US- Patentschriften 25 66 776 und 30 83 726 nicht gattungsgemäße Sicherheitseinrichtungen für Pipelines beschrieben, die bald zu großen Druckschwankungen in der Ölförderleitung ein Sperrorgan schließen sollen. Es ist hierzu ein Steuerventil vorgesehen, das dann öffnet, wenn der Differenzdruck vor bzw. im Bereich des Hauptventils und stromab desselben unter einem vorgegebenen Wert abfällt. Das Öffnen erfolgt unter dem Einfluß einer Feder, während der flußab aufgenommene Druck der Hauptleitung lediglich zur Erzeugung eines normalen Gleichgewichtszustandes mitwirkt, wobei die entsprechende Verbindungsleitung zur Rückführung im Bereich des Hauptventils abgezweigter Flüssigkeit in die Hauptrohrleitung dient. Schließlich zeigt die DE-AS 12 47 790 die Verwendung von Temperatur an sich als kritischer Größe zur Druckerhöhung in einem Steuerfluid zur Regelung des Kühlmittelumlaufs und Kühlsystem von Verbrennungskraftmaschinen.Non-generic device for controlling valves under the influence of an auxiliary fluid are from DE-GM 72 00 465 and in DE-OS 25 38 930 known. The auxiliary fluid opens into a chamber and acts on a piston, which, on the other hand, is under the action of a spring. The The main valve is closed by the auxiliary fluid pressure is reduced, the piston thus out of its given by high auxiliary fluid pressure under first position the action of the spring acting on it in a second Positioned and such a closing of the head valve itself is caused. Furthermore, from the US Patents 25 66 776 and 30 83 726 not generic Safety devices for pipelines are described which soon lead to large pressure fluctuations in the oil production line Locking device should close. It is a control valve for this provided that opens when the differential pressure before or in the area of the main valve and downstream of it falls below a predetermined value. The opening takes place under the influence of a spring, while the one taken downstream Main line pressure only to produce a normal one Contributes to equilibrium, the corresponding Connection line for return in the area of the main valve branched liquid is used in the main pipeline. Finally, DE-AS 12 47 790 shows the use of Temperature as a critical parameter for increasing the pressure in a control fluid for regulating the coolant circulation and cooling system of internal combustion engines.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine thermostatisch gesteuerte Sicherheitseinrichtung einfach, damit mit ge ringem Bau- und Kostenaufwand, zugleich aber betriebssicher, insbesondere hinsichtlich guter Auslösegenauigkeit zu schaffen, wobei die Eigensicherheit gegen Federbruch erhöht, eine gleichbleibende Funktionsgüte über lange Zeit erzielt und weitgehend uneingeschränkte Verwendungsmöglichkeiten im Rahmen vorgegebener Betriebsbedingungen hinsichtlich Nennweiten und Drücken eröffnet werden sollen.The invention has for its object a thermostatic controlled safety device simple, so with ge low construction and costs, but at the same time reliable, especially with regard to good triggering accuracy create, increasing the intrinsic safety against spring breakage, achieves a constant level of functionality over a long period of time and largely unlimited uses within the framework of specified operating conditions Nominal sizes and pressures are to be opened.
Erfindungsgemäß wird die genannte Aufgabe mit einer thermostatisch gesteuerten Sicherheitseinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst.According to the invention, the stated object is achieved with a thermostatically controlled safety device the preamble of claim 1 by the characteristics of Claim 1 solved.
Die erfindungsgemäß ausgestaltete Sicherheitseinrichtung ist in der Lage, große Ventilschließkräfte, die in jedem Fall für das sichere Schließen des Hauptventils ausreichen, sowie auch ent sprechende große Ventilhübe aufzubringen. Hierdurch ist gewähr leistet, daß z. B. beim Versagen bzw. beim Bruch einer Sicher heitsfeder, einer Steuermembran, von Steuerleitungen oder auch bei Undichtigkeiten, Leckagen im hydraulischen System des Temperaturkühlers oder dergleichen die Sicherheitseinrichtung das Hauptventil schließt und in dieser Stellung auch dauernd hydraulisch geschlossen hält. Die erfindungsgemäße Sicherheits einrichtung ist sowohl hinsichtlich ihres Aufbaus als auch ihrer Wirkungsweise einfach und effektvoll. Die Einfachheit ihres Aufbaus ergibt sich aus der relativ geringen Anzahl der zum Betrieb notwendigen, praktisch verschleißfreien Teile. Die erfindungsgemäße thermostatisch gesteuerte Sicherheits einrichtung leitet den vor dem Steuerabsperrventil anstehenden Mediumdruck zum Schließen desselben auf seinem Stellantrieb bei zu hohem und zu geringem Druck sowie bei Federbruch, bei dem ein Steuerkolben bei hohem Druck der Ausdehnungsflüssig keit und oder Bruch der zugeordneten Feder der andere Steuer kolben bei Druckreduzierung unter der Wirkung der ihm zu geordneten Feder den vor dem Absperrventil anstehenden Druck des Mediums auf den Stellantrieb des Absperrventils durch schaltet. The safety device designed according to the invention is able to handle large valve closing forces, which in any case for that sufficient closing of the main valve is sufficient, as well as ent large speaking valve strokes. This guarantees achieves that z. B. in the event of failure or breakage of a safe spring, a control membrane, control lines or in the event of leaks, leaks in the hydraulic system of the Temperature cooler or the like the safety device the main valve closes and permanently in this position keeps hydraulically closed. The security according to the invention furnishings are both in terms of their structure as well their mode of action simple and effective. The simplicity their structure results from the relatively small number of practically wear-free parts necessary for operation. The thermostatically controlled safety according to the invention device directs the line upstream of the control shut-off valve Medium pressure to close it on its actuator if the pressure is too high or too low and if the spring breaks, which a control piston at high pressure the expansion fluid speed and or breakage of the associated spring of the other tax piston when pressure is reduced under the effect of it ordered spring the pressure in front of the shut-off valve of the medium on the actuator of the shut-off valve switches.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unter ansprüchen. Die Erfindung ist nachfolgend unter Bezugnahme auf ein Ausführungsbeispiel erläutert. Dabei zeigt die einzige Figur:Further features of the invention emerge from the sub claims. The invention is below with reference explained to an embodiment. The only one shows Figure:
das Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Sicherheitseinrichtung in schematischer Darstellung.the embodiment of the invention Safety device in a schematic representation.
Ein als Hauptventil 1 ausgebildetes Stellorgan ist mit einem einen Stellantrieb 2 aufweisenden Membrangehäuse verbunden. Hauptventil 1 und Stellantrieb 2 stehen über Steuerleitungen 3, 3 a, mit einem Steuerorgan 4 in Wirkverbindung. Das Steuerorgan 4 weist ein druckfestes und allseitig geschlossenes Gehäuse 5 auf. Das Innere des Gehäuses ist in mehrere Kammern 5 a, 5 b, 5 c unterteilt. Die mittels der Membranen 6, 6 a, 6 b druck- und flüssigkeitsdicht abgeschottete Kammer 5 a ist mit einer Aus dehnungsflüssigkeit gefüllt. Diese Flüssigkeit steht wiederum über eine Steuerleitung in Form einer Kapillare 7 a mit einem Temperaturfühler 7 in Wirkverbindung. Eine Kammer 5 b dient zur Aufnahme eines Sollwert-Einstellers. Ein im dargestellten Ausführungsbei spiel topfartig ausgebildeter Kolben 8 ist mit seiner unteren Hälfte 8 a konzentrisch in dem dazu korrespondierend ausge bildeten Teil der Membran 6 b angeordnet und geführt. Die koaxial oberhalb des Kolbens 8 angeordnete Schraubenfeder 9 stützt sich einerseits auf dem Kolben 8 selbst und anderer seits im dargestellten Ausführungsbeispiel im Inneren des Ge häuses 5 ab. Die zentrisch in der Schraubenfeder 9 angeordnete Gewindespindel 10 begrenzt den bei sich ausdehnender Fühler flüssigkeit einsetzenden Hub "a" des Kolbens 8 derart, daß die der Einstellhandhabe 10 a abgekehrte Seite der Gewinde spindel 10 mit ihrer Stirnfläche 10 b am Bodeninneren 8 b des Kolbens 8 anschlägt. An actuator designed as a main valve 1 is connected to a diaphragm housing having an actuator 2 . Main valve 1 and actuator 2 are operatively connected to a control element 4 via control lines 3, 3 a . The control element 4 has a pressure-resistant housing 5 which is closed on all sides. The interior of the housing is divided into several chambers 5 a , 5 b , 5 c . The sealed by means of the membranes 6, 6 a , 6 b pressure and liquid-tight chamber 5 a is filled with an expansion liquid. This liquid is in turn connected via a control line in the form of a capillary 7 a with a temperature sensor 7 . A chamber 5 b serves to accommodate a setpoint adjuster. A in the illustrated Ausführungsbei game pot-shaped piston 8 is arranged and guided with its lower half 8 a concentrically in the correspondingly formed part of the membrane 6 b . The coaxially arranged above the piston 8 coil spring 9 is supported on the one hand on the piston 8 itself and on the other hand in the illustrated embodiment in the interior of the housing 5 from. The centrally arranged in the helical spring 9 threaded spindle 10 limits the liquid onset at of expanding sensor hub "a" of the piston 8 such that the adjusting handle 10a facing away from side of the threaded spindle 10 with its end face 10 b on the bottom inside 8b of the piston 8 strikes.
In der Kammer 5 c sind im dargestellten Ausführungsbeispiel zwei federbelastete Steuerventile 11, 14 angeordnet. Die Ventile stehen dabei in direkter Wirkverbindung mit Steuerkolben 12, 13, die an zugehörigen Membranen 6, 6 a anliegen und in hydraulischer Parallelschaltung durch die Ausdehnungsflüssigkeit gesteuert werden.In the illustrated embodiment, two spring-loaded control valves 11, 14 are arranged in the chamber 5 c. The valves are in direct operative connection with control pistons 12, 13 , which abut associated diaphragms 6, 6 a and are controlled in a hydraulic parallel connection by the expansion liquid.
Im normalen Betriebsfall liegt der Boden 8 b des Kolbens 8 am Ende 10 b der Gewindespindel 10 nicht an. Infolge der vor gespannten Feder 9 wird in der Kammer 5 a ein hydraulischer Mindestdruck vorgehalten, der nicht ausreicht, das Öffnungs ventil mittels des Kolbens 12 entgegen der Schließfeder 15 zu öffnen, aber das Schließventil 16 über den Kolben 13 geschlossen hält.In normal operation, the bottom 8 b of the piston 8 is not at the end 10 b of the threaded spindle 10 . As a result of the pre-tensioned spring 9 , a minimum hydraulic pressure is maintained in the chamber 5 a , which is not sufficient to open the opening valve by means of the piston 12 against the closing spring 15 , but keeps the closing valve 16 closed via the piston 13 .
Liegt jedoch die Steuerfläche 8 b des Kolbens 8 an der Stirn fläche 10 b der Gewindespindel 10 an und erhöht sich die Temperatur am Kühler 7 um einen geringen Betrag, etwa um 1°C, so erfolgt durch die Volumenzunahme der Ausdehnungs flüssigkeit ein steiler Druckanstieg innerhalb des Hydraulik systems. Hierdurch wird das Ventil 11 über seinen Kolben 12 geöffnet, um in diesem Zustand Steuerdruck vom Hauptventil 1 über die Steuerleitungen 3, 3 a auf den Stellantrieb 2 abzu geben. Der Stellantrieb 2 wird also mit der Kraft der Fläche der Membran 17 des Stellantriebs 2 multipliziert mit dem Steuer druck, der dem Vordruck in der Hauptleitung entspricht, das Ventil schließen und auch geschlossen halten, weil der Steuer druck aus dem Gehäuse des Stellantriebs nicht entweichen kann. Auf diese Weise ist das Hauptventil 1 hydraulisch verriegelt. Eine Entriegelung ist nur dann möglich, wenn der Steuerdruck nach abgefallener Kühlertemperatur manuell mittels eines Ent lüftungsventils 18 abgelassen wird, was im übrigen einer Forderung nach DIN 3440 entspricht. However, if the control surface 8 b of the piston 8 on the end face 10 b of the threaded spindle 10 and the temperature on the cooler 7 increases by a small amount, for example by 1 ° C., the increase in volume of the expansion fluid causes a steep rise in pressure within of the hydraulic system. As a result, the valve 11 is opened via its piston 12 in order to give control pressure from the main valve 1 via the control lines 3, 3 a to the actuator 2 in this state. The actuator 2 is thus multiplied by the force of the surface of the membrane 17 of the actuator 2 by the control pressure, which corresponds to the admission pressure in the main line, the valve and keep it closed because the control pressure cannot escape from the actuator housing . In this way, the main valve 1 is locked hydraulically. Unlocking is only possible if the control pressure is released manually by means of a vent valve 18 after the cooler temperature has dropped, which otherwise corresponds to a requirement according to DIN 3440.
Der Steuerkolben 13 tritt dann in Funktion und öffnet das Ventil 14, wenn durch Leckage bzw. Bruch von Steuerleitung oder Kapillaren der hydraulische Druck in der Kammer 5 a ab fällt. Die Feder 16 legt dabei die Druckhöhe zum Öffnen des Ventils 14 fest. Nach Öffnen des Ventils wird in der vorstehend beschriebenen Weise das Hauptventil 1 ebenfalls geschlossen.The control piston 13 then enters function and opens the valve 14 when a leak or rupture from falling through of control line or capillaries of the hydraulic pressure in the chamber. 5 The spring 16 sets the pressure level for opening the valve 14 . After opening the valve, the main valve 1 is also closed in the manner described above.
Bei etwaigem Bruch der Feder 15 öffnet das zugehörige Ventil 11 sofort, so daß das Hauptventil 1 wiederum, wie beschrieben, sofort schließt. Bricht indessen die Feder 9 im Sollwertein steller, fällt der Systemdruck der Ausdehnungsflüssigkeit in der Kammer 5 a zusammen, so daß wiederum der Flüssigkeitsdruck auf den Kolben reduziert wird bzw. entfällt und dieser unter der Wirkung seiner Feder 16 das Ventil öffnet, so daß in diesem Zustand ebenfalls wieder Steuerdruck zum Schließen des Hauptventils auf den Stellantrieb 2 abgegeben wird. Sind in einem anderen etwaigen Störungsfall die Ventile 11, 14 nicht dicht abschließend, erfolgt ebenfalls das Schließen des Haupt ventils 1 in der beschriebenen Weise. Die thermostatische Sicherheitseinrichtung ist im Störungsfalle mithin selbstüber wachend.If the spring 15 breaks, the associated valve 11 opens immediately, so that the main valve 1 closes again, as described, immediately. However, breaks the spring 9 in the setpoint adjuster, the system pressure of the expansion fluid in the chamber 5 a collapses, so that in turn the fluid pressure on the piston is reduced or eliminated and this opens the valve under the action of its spring 16 , so that in this State again control pressure to close the main valve on the actuator 2 is released. Are the valves 11, 14 not tightly sealed in another possible malfunction , the main valve 1 is also closed in the manner described. The thermostatic safety device is therefore self-monitoring in the event of a fault.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OD | Request for examination | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |